DAQ Caméra Compton Carte AMC et acquisition μtca

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1 DAQ Caméra Compton Carte AMC et acquisition μtca J.P. Cachemiche F. Cassol, M. Rodo, C. Morel Centre de Physique des Particules de Marseille Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 1

2 Plan Architecture hardware Firmware Couche d'abstraction Détail de l'implémentation Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 2

3 Besoin 34 liens bidirectionnels requis Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 3

4 Carte AMC40 Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 4

5 Architecture Système µtca 1 carte MCH 1 carte AMC40 ΜTCA backplane Ethernet + Clock MCH AMC40 GbE link System Clock 36 links to FE Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 5

6 Couche d'abstraction Développée pour LHCb car flux de données et de contrôle commun Mais basé sur PCIe pour le slow control et sur le protocole GBT pour les liens optiques Besoin d'une couche matérielle reconfigurable fans laquelle le code utilisateur peut être «branché» Masque la complexité sous jacente (GX buffers, GBT, GbE, ) Baptisée Low Level (LLI) Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 6

7 Fonctionalités couche d'abstraction GbE interface Command and status registers PLLs, Remote programming Operating modes : FE real data mode, Simulated data injection mode, Operating modes : Emulated data ejection mode, ReadOut emulation Event capture Path configuration: Internal or external loopback Channel masking, Channel resync Injection buffers R R R R R Injection buffers R Monitoring buffers Path configuration: Internal or external loopback Channel masking, Channel resync Monitoring : Synchronization status, Average rate, Max delay between events from a same bunch in Bckpl. Links User code out s 1 GbE Monitoring : Output buffer occupancy, Average rate, Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 7

8 Implémenté avec QSYS Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 8

9 Avantages Facilité de réutilisation Encapsulation de code Système hiérarchique Ecriture automatique du code d'interconnexion Gestion des domaines d'horloge Adaptation largeur de bus s normalisés Test bench automatiques Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 9

10 Principe du LLI Frontière claire entre LLI et code utilisateur QSYS Memory Mapped interface QSYS interface Progra ming Flash PLLs AMC connector Back plane links System Clock Gbit Ethernet Registers Control Pas d'accès direct aux ressources LLI Uniquement via une librarie logicielle Optical Devices LLI Backplane links FE Optical links User code RO GbE links Memory Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 10

11 Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 11 LLI details NIOS Core NIOS Core FE protocol FE protocol I2C Tx Tx Memory Mapped Memory Mapped System clock User Code QSYS LLI Registers Control Front End Custom Custom SPI PLLs Configuration Low Level Functions Backplane link (GbE) Rx Rx FE protocol FE protocol I2C Tx Tx Custom Custom Rx Rx Front End FE protocol FE protocol I2C Tx Tx Custom Custom Rx Rx Front End MAC MAC PC I2C Optical links Optical links Optical links DDR3 DDR3 Packet Offload Packet Offload DMA DMA TCPIP UDP

12 Packet offload Arbitrage de type round robbin Modifiable Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 12

13 FE interface block Pattern generator and reference pattern in RAM Pattern generator can be looped back for injecting emulated data QSYS FE interface Pattern Injection State Machine 3564 x bits bits 32 bits x words bits bits injections x 32 bits words RAM RAM RAM RAM Memory Mapped Loop back FE protocol out Switch FE protocol In Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 13

14 Conclusion Carte AMC40 pour caméra Compton fabriquée. Définition des interfaces requises Largeur de bus, fréquence Implementation LLI en cours GbE disponible courant décembre Lyon Octobre 2014 DAQ Caméra Compton CPPM 14